PIC单片机应用设计经验与技巧

PIC单片机应用设计经验与技巧

PIC单片机是Risc架构内最主要的单片机。

美国微芯公司(Microch{p Technology Inc．)开发的CM0S工艺PIC系列8位单片机(RISC微控制器)，特别是采用内置第二代Flash存储器(40年存储寿命)的微控制器在快速应用方面具有独到之处。由于其易用性和高可靠性，该系列微控制器稳居8位单片机全球出货量之首。PIC系列单片机具有指令集简洁、简单易学、速度高、功能强、功耗低、价格低廉、体积小巧、适用性好及抗干扰能力强等特点，大量应用于汽车电气控制、电机控制、工业控制仪表和仪表、通信、家电、玩具、低功耗的测控应用等领域，在国内越来越受到广大设计者的欢迎，微芯公司的单片机已经成为目前单片机世界的主流产品。

PIC 8位单片机内已经包含运算器、存储器、A／D、PWM、输入和输出I／O(灌电流可达25mA)、通信等常用接口，自由灵活的定义功能可以适应不同的控制要求。而不必增加额外的IC芯片。这样电路结构很简单，开发周期将大为缩短。

PICl6系列单片机属于PIC8位单片机的中级型产品，采用14位的RISC指令系统。笔者使用PICl6F716单片机设计了一个电动机保护器，在设计过程中遇到很多问题，通过多方查找资料以及向Microchip公司技术人员寻求支持，问题一一得到解决。现将部分问题记录如下，与大家一起探讨。

1 ICD2作为程序烧写的使用

1.1 ICD2简介

MPLAB ICD2在线调试器是一款低价位的PIC开发工具。它利用Flash工艺芯片的程序区自读写功能来实现仿真器调试功能；使用的软件平台是Microchip的MPLAB IDE(集成开发环境软件包)，兼容Windows NT、Windows 2000和Windlows XP等操作系统。其通信接口方式可以是USB(最高可达2Mb／s)或RS-232串行接口方式；工作电压范围为2．O～5．5V，可支持最低2．0V的低压调试。

MPLABICD2可以支持大部分Flash工艺的芯片。它不仅可以用作调试器，同时还可以作为开发型的烧写器使用。

1．2 ICD2作为烧写器时的配置

烧写芯片的方式有两种：普通烧写和在线烧写。在线烧写是适合大批量生产方式的烧写办法。使用在线烧写时通常用户都已经把芯片焊到了板上，此时就要求用户板上有预留的烧写接口。用户板上的接口是通过一条6芯的扁平电缆与ICD2主机上同样的接口一一对应连接的。图1显示了MPLAB ICD2与目标板上模块连接插座的互连状况。

ICD连接插座有6个引脚，但只使用了其中的5个引脚，分别是VDD(电源)、VSS(地)、VPP(编程电压)、PGC(同步时钟)和PGD(数据)。

1．3 ICD2作为烧写器时容易出现的问题及解决方法

尽管MPLAG ICD2与目标板的互连非常简单，但是一不小心就会出现问题，基本上每一个PIC的入门者都会碰到类似的问题。下面就一些常见问题作简要叙述。

如图l所示，在VPP与VDD之间通常要串接一个上拉电阻(通常约为lOkΩ)，这样VPP线可置为低电平来手动复位PICmicro单片机。但是对一般设计者来说，都是采用上电自动复位。如果在这里采用集成器件DMP809，那么就会导致连接不上，程序没有办法烧入。

对于PGC、PGD两根线，由于在ICD2内部已经进行了上拉，所以在外围设计中，不要冉进行上拉，否则会造成分压。对于PGC、PGD 和VPP三根线，不要对地接电容．因为电容会阻碍在数据和时钟线上电平的快速转换，从而影响ICD2与目标板的连接。同样对于PGC、PGD，由于数据或时钟都是双向传输的，这时如果在中间串一个二极管，则会影响ICD2与单片机的双向通信。

但是，对PGC和PGD来说，在单片机上同时复用为普通I／O口，而有些使用上必须要接对地电容或者是串接二极管。对于这种情况，唯一的处理方式就是在烧写时从芯片的PGC和PGD端口直接跳线到程序烧写口。

2 A／D转换通道切换问题

笔者所设计的电动机保护器需要进行很多A／D转换，比如三相电流转换、零序电流转换以及各种*等。但是笔者所采用的PIC16F716单片机只有5路A／D转换通道，因此附加了一个多位选择开关对一个A／D通道进行复用。而在调试中发现这样一个问题，就是A／D转换值不准确，甚至有点乱，但从程序流程以及代码角度均查不出任何问题。后查明PICl6F716单片机进行A／D转换通道切换时，需要一定的延时，延时时间是毫秒级。解决办法是：在通道问切换时，当第一个通道转换完成后，先转到另一个通道；然后延时1ms左右，再进行A／D转换。而对同一个通道信号切换时，要在第一个信号转换完成后，禁止信号输入，延时1ms左右；然后输人信号，再进行A／D转换。

这种做法比较麻烦，也很占用时间，并且从调试结果来看，问题并没有解决。在反复进行调试中，最后得到的优化解决办法是：对于通道间转换以及同一通道信号转换，要对每一个信号至少进行两次A／D转换；第一次的转换结果，舍弃不予处理，只取第二次A／D转换的结果。从调试结果来看，很好地解决了这一问题。

3 软件开发小技巧

PIC单片机采用精简指令集，例如对于PICl6F716单片机，只有35条单字节指令。要用这么少的指令实现复杂的控制或计算，显然要在软件设计上多下功夫，并且PIC的指令系统与51系列单片机有很大不同，这让PIC初学者很不适应。下面笔者就自己的体会，谈一些软件设计需要注意的问题。

3.1 指令的大小写问题

编写PIC单片机的源程序，除了源程序的开始处需要严格的列表指令外，还须注意源程序中字母符号的大小写规则，否则在PC机上汇编程序时不会成功。在源程序中都会使用伪指令INCLUDE。这条指令将列表中指定的单片机文件(在MPLAB中)读入源程序作为源程序的一部分，所以凡是MPLAB中有关该单片机已有的寄存器在源程序中无需再用赋值指令(EQU)赋值，这就使所建立的源程序大为简化。

此外，由于有了伪指令INCLUDE，所以根据MPLAB软件中的格式，在源程序中的操作数凡是涉及MPLAB已规定的寄存器名称的，其字母一律只能大写，不能小写。其余操作码、符号字母可任意大小写，但0x中的x应小写。否则汇编不会成功。鉴于上述原因，为了书写方便，在使用MPLAB软件时，PIC单片机的源程序均用大写字母为宜(0x 例外)。

3．2 振荡器的配置以及时序的计算

PIC系列单片机可以工作于以下4种不同的振荡器方式：LP(低功耗晶体振荡器)、XT(晶体谐振器)、HS(高速晶体谐振器)和RC(阻容振荡器)。用户可以根据其系统设计的需要，通过对配置位(FOSC1和F0SC2)编程，选择其中一种工作模式。

而一旦振荡器配置完成，那么根据用户的配置，可以轻松地计算出程序运行的时间以及A／D转换所占用的时间，这样就会很轻松地安排好单片机的时序。例如，如果采用4 MHz的HS振荡模式，那么单片机的时钟频率为FOSC/4，也就是说执行一条指令需要1μs；对于需